Από πού προέρχεται ο αέρας;

Η ζωή στη Γη κολυμπά στον πυθμένα ενός ωκεανού αέρα. Επισκέπτες από αλλού στο ηλιακό σύστημα δεν θα βρουν την ατμόσφαιρα της Γης φιλόξενη. Ακόμα και οι πρώτες μορφές ζωής της Γης θα βρουν τοξική μάζα αέρα της Γης. Ωστόσο, οι κάτοικοι της Γης ευδοκιμούν σε αυτό το μοναδικό μείγμα αζώτου-οξυγόνου που οι άνθρωποι αποκαλούν αέρα.

Η ύπαρξη αέρα στη Γη, όπως η ατμόσφαιρα άλλων πλανητών, άρχισε πριν ακόμη σχηματιστεί ο πλανήτης. Η τρέχουσα ατμόσφαιρα της Γης αναπτύχθηκε μέσω μιας ακολουθίας γεγονότων που ξεκίνησαν με το ηλιακό σύστημα συγχώνευσης.

Η πρώτη ατμόσφαιρα της Γης, όπως η σκόνη και οι βράχοι που σχηματίζουν την πρώιμη Γη, ενώθηκαν καθώς σχηματίστηκε το ηλιακό σύστημα. Αυτή η πρώτη ατμόσφαιρα ήταν ένα λεπτό στρώμα υδρογόνο και ήλιο που ξέσπασε από το χάος των καυτών πετρωμάτων που τελικά θα γινόταν η Γη. Αυτή η προσωρινή ατμόσφαιρα υδρογόνου και ηλίου προήλθε από τα απομεινάρια της αεριώδους σφαίρας που έγινε ο ήλιος.

Η καυτή μάζα του βράχου που έγινε η Γη χρειάστηκε πολύς χρόνος για να κρυώσει. Τα ηφαίστεια διογκώθηκαν και απελευθέρωσαν αέρια από το εσωτερικό της Γης για εκατομμύρια χρόνια. Τα κυρίαρχα αέρια που απελευθερώθηκαν αποτελούνταν από διοξείδιο του άνθρακα, υδρατμούς, υδρόθειο και αμμωνία. Με την πάροδο του χρόνου αυτά τα αέρια συσσωρεύτηκαν για να σχηματίσουν τη δεύτερη ατμόσφαιρα της Γης. Μετά περίπου

Τα πρώτα αναγνωρίσιμα απολιθώματα της Γης, μικροσκοπικά βακτήρια, χρονολογούνται περίπου 3,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Πριν από 2,7 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, τα κυανοβακτήρια κατοικούσαν τους ωκεανούς του κόσμου. Κυανοβακτήρια απελευθερωμένο οξυγόνο στην ατμόσφαιρα μέσω της διαδικασίας της φωτοσύνθεσης. Καθώς το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα αυξήθηκε, το διοξείδιο του άνθρακα μειώθηκε, καταναλώνεται από τα φωτοσυνθετικά κυανοβακτήρια.

Ταυτόχρονα, το ηλιακό φως προκάλεσε την ατμοσφαιρική αμμωνία να σπάσει σε άζωτο και υδρογόνο. Τα περισσότερα από τα ελαφρύτερα από τον αέρα υδρογόνο επιπλέουν προς τα πάνω και τελικά διαφεύγουν στο διάστημα. Ωστόσο, το άζωτο συσσωρεύτηκε σταδιακά στην ατμόσφαιρα.

Πριν από 2,4 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, το αυξανόμενο άζωτο και το οξυγόνο στην ατμόσφαιρα οδήγησαν στη μετάβαση από την πρώιμη αναγωγική ατμόσφαιρα στη σύγχρονη οξειδωτική ατμόσφαιρα. Η τρέχουσα ατμόσφαιρα άζωτο 78 τοις εκατό, 21 τοις εκατό οξυγόνο, 0,9 τοις εκατό αργόν, 0,03 τοις εκατό διοξείδιο του άνθρακα και μικρό οι ποσότητες άλλων αερίων παραμένουν σχετικά σταθερές λόγω της φωτοσύνθεσης φυτών και βακτηρίων που ισορροπούνται από το ζώο αναπνοή.

Το μεγαλύτερο μέρος του καιρού και της ζωής της Γης συμβαίνει στην τροπόσφαιρα, το ατμοσφαιρικό στρώμα που βρίσκεται πλησιέστερα στην επιφάνεια της Γης. Στο επίπεδο της θάλασσας, η δύναμη της πίεσης του αέρα ισούται 14,70 λίβρες ανά τετραγωνική ίντσα (psi). Αυτή η δύναμη προέρχεται από τη μάζα ολόκληρης της στήλης αέρα πάνω από κάθε τετραγωνική ίντσα μιας επιφάνειας. Λοιπόν, από πού προέρχεται ο αέρας σε ένα αυτοκίνητο; Δεδομένου ότι τα αυτοκίνητα δεν είναι αεροστεγή εμπορευματοκιβώτια, η δύναμη του αέρα πάνω και γύρω από το αυτοκίνητο ωθεί τον αέρα στο αυτοκίνητο.

Αλλά από πού προέρχεται ο αέρας σε ένα αεροπλάνο; Τα αεροπλάνα είναι πιο αεροστεγή από τα αυτοκίνητα, αλλά όχι εντελώς αεροστεγή. Η δύναμη του αέρα πάνω και γύρω από το επίπεδο γεμίζει το αεροπλάνο με αέρα. Δυστυχώς, τα σύγχρονα αεροπλάνα ταξιδεύουν στα 30.000 πόδια ή πάνω από εκεί όπου ο αέρας είναι πολύ λεπτός για να αναπνέουν οι άνθρωποι.

Η αύξηση της πίεσης αέρα καμπίνας σε μια επιβίωση πίεση απαιτεί ανακατεύθυνση μέρους του αέρα από τους κινητήρες του αεροπλάνου. Ο αέρας που συμπιέζεται και θερμαίνεται από τους κινητήρες κινείται μέσω μιας σειράς ψυγείων, ανεμιστήρων και πολλαπλών πριν προστεθεί στον αέρα στην καμπίνα του αεροπλάνου. Οι αισθητήρες πίεσης ανοίγουν και κλείνουν μια βαλβίδα εκροής για να διατηρηθεί η πίεση αέρα καμπίνας μεταξύ 5.000 και 8.000 ποδιών πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.

Η διατήρηση μεγαλύτερης πίεσης αέρα σε υψηλότερα υψόμετρα απαιτεί αύξηση της δομικής αντοχής του κελύφους του αεροπλάνου. Όσο μεγαλύτερη είναι η διαφορά μεταξύ της εσωτερικής πίεσης του αέρα και της εξωτερικής πίεσης του αέρα, τόσο ισχυρότερο είναι το εξωτερικό κέλυφος που απαιτείται. Ενώ είναι δυνατή η πίεση της στάθμης της θάλασσας, η πίεση ισοδυναμεί με 7.000 πόδια πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, περίπου 11 psi, χρησιμοποιείται συχνά σε καμπίνες αεροπλάνου. Αυτή η πίεση είναι άνετη για τους περισσότερους ανθρώπους, ενώ μειώνεται η μάζα του αεροπλάνου.

Λοιπόν από πού προέρχεται ο αέρας σε βραστό νερό; Με απλά λόγια, η απάντηση είναι διαλυμένο αέρα. Η ποσότητα του αέρα που διαλύεται στο νερό εξαρτάται από τη θερμοκρασία και την πίεση. Καθώς αυξάνεται η θερμοκρασία, η ποσότητα του αέρα που μπορεί να διαλυθεί στο νερό μειώνεται. Όταν το νερό φτάσει σε θερμοκρασία βρασμού, 212 ° F (100 ° C), ο διαλυμένος αέρας βγαίνει από το διάλυμα. Δεδομένου ότι ο αέρας είναι λιγότερο πυκνός από το νερό, οι φυσαλίδες του αέρα ανεβαίνουν στην επιφάνεια.

Αντίθετα, η ποσότητα αέρα που μπορεί να διαλυθεί στο νερό αυξάνεται καθώς αυξάνεται η πίεση. Το σημείο βρασμού του νερού μειώνεται με την ανύψωση επειδή μειώνεται η πίεση του αέρα. Η χρήση καπακιού αυξάνει την πίεση στην επιφάνεια του νερού, αυξάνοντας τη θερμοκρασία βρασμού. Η επίδραση της χαμηλότερης πίεσης στις θερμοκρασίες βρασμού απαιτεί προσαρμογές συνταγής κατά το μαγείρεμα σε υψηλότερα επίπεδα.